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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Welle-Nabe-Verbindungsanordnung, umfassend eine topfförmig ausgebildete Nabe zum Übertragen eines Drehmoments, sowie eine Welle, die eine Mehrzahl von Klauen umfasst, die sich von einer Stirnfläche der Welle axial erstrecken und entlang einer Kreislinie an der Stirnfläche angeordnet sind, wobei die Nabe eine ringförmige Bodenfläche aufweist, in der in Umfangsrichtung eine Mehrzahl von komplementär zu den Klauen der Welle ausgebildete entlang einer Kreislinie angeordnete Ausnehmungen vorgesehen sind, über die die Welle mit der Nabe drehfest verbindbar ist. Ferner betrifft die Erfindung eine Lamellenkupplung und einen Antriebsstrang.
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Welle-Nabe-Verbindungsanordnungen, insbesondere Lamellenkupplungen, wie sie beispielsweise in der
DE 10 2019 127 238 A1 offenbart werden, sind aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannt. Bei derartigen Verbindungen können im Belastungsfall ein Kantenträger entstehen, welche hohe Spannungen bis hin zu einer Überlastung der Welle-Nabe Verbindung nach sich ziehen können.
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Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine gegenüber dem Stand der Technik eine verbesserte Welle-Nabe-Verbindungsanordnung sowie eine verbesserte Lamellenkupplung bereitzustellen. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine möglichst einfache herstell- und montierbare Welle-Nabe-Verbindungsanordnung sowie eine Lamellenkupplung zur Verfügung zu stellen.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Welle-Nabe-Verbindungsanordnung, umfassend eine topfförmig ausgebildete Nabe zum Übertragen eines Drehmoments, sowie eine Welle, die eine Mehrzahl von Klauen umfasst, die sich von einer Stirnfläche der Welle axial erstrecken und entlang einer Kreislinie an der Stirnfläche angeordnet sind, wobei die Nabe eine ringförmige Bodenfläche aufweist, in der in Umfangsrichtung eine Mehrzahl von komplementär zu den Klauen der Welle ausgebildete entlang einer Kreislinie angeordnete Ausnehmungen vorgesehen sind, über die die Welle mit der Nabe drehfest verbindbar ist, wobei wenigstens eine der in Umfangsrichtung belastbaren Kontaktflächen zwischen einer der Klauen und einer der von der Klaue durchgriffenen Ausnehmung derart ballig ausgebildet ist, dass ein Kantenträger an der Kontaktfläche im Betrieb der Welle-Nabe-Verbindungsanordnung verhindert ist.
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Hierdurch wird der Vorteil erzielt, dass nur dort ein definierter Linienkontakt zwischen den Kontaktflächen entsteht, die auch dafür aus ihrer geometrischen Gestalt geeignet sind (Hertz'sche Pressung).
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass alle der in Umfangsrichtung belastbaren Kontaktflächen zwischen einer der Klauen und einer der von der Klaue durchgriffenen Ausnehmung ballig ausgebildet sind.
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Es kann gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung auch vorgesehen sein, dass die Ausnehmungen eine im Wesentlichen rechteckförmige Innenkontor aufweisen, mit jeweils zwei im Wesentlichen in Umfangsrichtung der ringförmigen Bodenfläche parallel zueinander verlaufenden Längsseiten und zwei sich im Wesentlichen in radialer Richtung erstreckenden Querseiten und die Klauen eine im Querschnitt im Wesentlichen rechteckförmige Außenkontor aufweisen, mit jeweils zwei im Wesentlichen in Umfangsrichtung der Stirnfläche parallel zueinander verlaufenden Längsseiten und zwei sich im Wesentlichen in radialer Richtung erstreckenden Querseiten, wobei die Querseiten der Innenkontur und die Querseiten der Außenkontur die in Umfangsrichtung belastbaren Kontaktflächen ausbilden.
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Des Weiteren kann es gemäß einer ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass wenigstens eine, bevorzugt beide der Querseiten der Innenkontor ballig ausgebildet ist/sind.
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Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass wenigstens eine, bevorzugt beide der Querseiten der Innenkontor ballig ausgebildet ist/sind.
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Des Weiteren kann die Erfindung auch dahingehend weiterentwickelt sein, dass die Nabe aus einem Blech geformt ist und die Ausnehmungen aus dem Blech herausgestanzt sind.
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Die Aufgabe der Erfindung kann auch gelöst werden durch eine Lamellenkupplung für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, umfassend einen topfförmig ausgebildeten Innenlamellenträger zum Übertragen eines Drehmoments, sowie ein Hohlrad, welches eine Mehrzahl von Klauen umfasst, die sich von seiner Stirnfläche axial erstrecken, wobei der Innenlamellenträger eine ringförmige Bodenfläche aufweist, in der in Umfangsrichtung eine Mehrzahl von komplementär zu den Klauen des Hohlrades ausgebildeten Ausnehmungen vorgesehen sind, über die das Hohlrad mit dem Innenlamellenträger drehfest verbunden und zwischen zwei axial zueinander benachbarten Bauteilen, über eine Axiallagerung axial gelagert ist, wobei wenigstens eine der in Umfangsrichtung belastbaren Kontaktflächen zwischen einer der Klauen und einer der von der Klaue durchgriffenen Ausnehmung derart ballig ausgebildet ist, dass ein Kantenträger an der Kontaktfläche im Betrieb der Lamellenkupplung verhindert ist.
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Die Aufgabe der Erfindung kann auch gelöst sein, durch einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Welle-Nabe-Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1-6 und/oder eine Lamellenkupplung nach Anspruch 7.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert werden.
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Es zeigt:
- 1 eine Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Welle-Nabe Verbindungsanordnung in einer perspektivischen Darstellung,
- 2 einen vergrößerten Ausschnitt der in 1 gezeigten Welle-Nabe-Verbindungsanordnung,
- 3 eine Ausführungsvariante der Nabe bzw. des Innenlamellenträgers in einer perspektivischen Darstellung,
- 4 eine Ausführungsvariante der Welle bzw. des Holhrads in einer perspektivischen Darstellung, und
- 5 einen Teil einer Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Lamellenkupplung in einer Schnittdarstellung umfassend die in 1 gezeigte Welle-Nabe-Verbindungsanordung.
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In 1 ist eine Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Welle-Nabe-Verbindungsanordnung 1 gezeigt, die vorliegend einen Teil einer Lamellenkupplung für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, wie beispielsweise eines Pkw, eines Lkw oder eines sonstigen Nutzfahrzeugs, bilden kann. Grundsätzlich ist die in den nachfolgenden 1 bis 4 gezeigte Welle-Nabe-Verbindungsanordnung 1 für alle Arten von Getrieben geeignet, die eine gleichzeitige Übertragung der Axialkraft sowie des Torsionsmomentes erfordern.
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Die Welle-Nabe-Verbindungsanordnung 1 umfasst eine topfförmig ausgebildete Nabe 2, die als einzelnes Bauteil in 3 dargestellt und zum Übertragen eines Drehmoments ausgebildet ist. Die Nabe 2, die auch als Innenlamellenträger bezeichnet werden kann, umfasst einen im Wesentlichen zylinderförmigen Mantelkörper 3 sowie eine ringförmige Bodenfläche 4, so dass das Gesamterscheinungsbild der Nabe 2 bzw. des Innenlamellenträgers 3 einer Topfform ähnelt, deren Topfboden 4 eine kreisrunde Öffnung 5 aufweist. Die ringförmige Bodenfläche 4 der Nabe 2 weist in Umfangsrichtung eine Mehrzahl von Ausnehmungen 6 auf, die entlang einer Kreislinie angeordnet in einem gleichen Abstand zu einander angeordnet sind.
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Die Ausnehmungen 6 sind dabei komplementär zu Klauen 13 einer Welle der Welle-Nabe-Verbindungsanordnung 1 ausgebildet. In der vorliegenden Ausführungsvariante sind die Ausnehmungen 6 rechteckartig bzw. trapezförmig ausgebildet, wobei andere geometrische Formen, die einen Formschluss erlauben, ebenfalls möglich sind. Wie in den Figuren weiterhin zu erkennen, weist der Mantelkörper 3 der Nabe 2 auf seiner äußeren Mantelfläche 7 eine Passverzahnung 8 auf, auf der beispielsweise eine Mehrzahl von Innenlamellen zur Bereitstellung einer Reibfläche drehfest anordenbar sind (nicht dargestellt). Hierzu umfasst die Passverzahnung 8 eine Vielzahl von Vertiefungen 9 und Erhebungen 10, die alternierend entlang des Umfangs des Mantelkörpers 3 angeordnet sind und sich jeweils axial entlang des Mantelkörpers 3 erstrecken.
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Wie weiter anhand der 1 erkennbar, umfasst die vorliegend dargestellte Welle-Nabe-Verbindungsanordnung 1 zudem eine hohlförmig ausgebildete Welle 11, die als einzelnes Bauteil näher in 4 dargestellt ist. Die Welle 11, von der vorliegend nur ein distaler hohlförmig ausgebildeter Endabschnitt dargestellt ist und somit auch als ein Hohlrad 12 bezeichnet werden kann, umfasst eine Mehrzahl von Klauen 13. Diese Klauen 13 erstrecken sich von einer Stirnfläche 14 der hohlförmig ausgebildeten Welle 11 bzw. von dem Hohlrad 12 in axialer Richtung und sind entlang einer Kreislinie an der Stirnfläche 14 angeordnet. Anders ausgedrückt ist die Welle 11 bzw. das Hohlrad 12 in der vorliegend dargestellten Ausführungsvariante somit als hohlförmiger zylindrischer Körper ausgebildet, aus dessen Mantelwand 15 die Klauen 13 herausgebildet sind.
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Jede der Mehrzahl von Klauen 13 weist eine in Umfangsrichtung verlaufende Nut 16 auf, in die beispielsweise ein Sicherungsring eingesetzt werden kann. Ferner ist anhand der Figuren erkennbar, dass die Welle 11 bzw. das Hohlrad 12 eine Innenverzahnung 17 aufweist, die beispielsweise mit einer Außenverzahnung von Planetenrädern zusammenwirken kann.
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Bei der Herstellung der drehfesten Welle-Nabe-Verbindungsanordnung 1, wie diese in 1 dargestellt ist, werden die zunächst die Welle 11 sowie die Nabe 2 bereitgestellt und sodann zueinander ausgerichtet, derart, dass die ringförmige Bodenfläche 4 der Nabe 2 zur Welle 11 zeigt. Sodann wird die beiden Bauteile 2, ineinandergesteckt, so dass die Klauen 13 sich durch die Ausnehmungen 6 der ringförmigen Bodenfläche 4 der Nabe 2 hindurch erstrecken und die Außenseite der ringförmigen Bodenfläche 4 an der Stirnfläche 14 der Welle 11 anschlägt. Sodann wird ein Sicherungsring 18 in die Nuten 16 der Klauen 13 eingesetzt, über den die Welle 11 axial gesichert wird.
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Wie aus der Zusammenschau der 2-4 ersichtlich wird, sind die in Umfangsrichtung belastbaren Kontaktflächen 30,34,35,39,40 zwischen einer der Klauen 13 und einer der von der Klaue 13 durchgriffenen Ausnehmung 6 derart ballig ausgebildet ist, dass ein Kantenträger an der Kontaktfläche 30 im Betrieb der Welle-Nabe-Verbindungsanordnung 1 verhindert ist. Mit anderen Worten sind alle der in Umfangsrichtung belastbaren Kontaktflächen 30,34,35,39,40 zwischen einer der Klauen 13 und einer der von der Klaue 13 durchgriffenen Ausnehmung 6 ballig ausgebildet.
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Die Ausnehmungen 6 weisen eine im Wesentlichen rechteckförmige Innenkontor 31 auf, mit jeweils zwei im Wesentlichen in Umfangsrichtung der ringförmigen Bodenfläche 4 parallel zueinander verlaufenden Längsseiten 32,33 und zwei sich im Wesentlichen in radialer Richtung erstreckenden Querseiten 34,35, was sich gut anhand der 3 erkennen lässt. Korrespondierend hierzu besitzen die Klauen 13 eine im Querschnitt im Wesentlichen rechteckförmige Außenkontor 36 aufweisen, mit jeweils zwei im Wesentlichen in Umfangsrichtung der Stirnfläche 14 parallel zueinander verlaufenden Längsseiten 37,38 und zwei sich im Wesentlichen in radialer Richtung erstreckenden Querseiten 39,40, wie es in der Figr 4 gezeigt ist. Die Querseiten 34,35 der Innenkontur 30 und die Querseiten 39,40 der Außenkontur 36 bilden die in Umfangsrichtung belastbaren Kontaktflächen 30 aus.
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Beide der Querseiten 34,35 der Innenkontor 31 sind ballig ausgebildet. Die Nabe 4 ist aus einem Blech geformt und die Ausnehmungen 6 sind aus dem Blech herausgestanzt.
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In 5 ist ein Teil einer Lamellenkupplung 19 gezeigt, die die in 1 gezeigte Welle-Nabe-Verbindungsanordnung 1 umfasst. Die Lamellenkupplung 19, die für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs vorgesehen ist, umfasst den topfförmig aus gebildeten Innenlamellenträger 2 zum Übertragen eines Drehmoments sowie das Hohlrad 12, welches eine Mehrzahl von Klauen 13 umfasst. Die Klauen13 erstrecken sich von der Stirnfläche 14 des Hohlrades 12 axial in Richtung des Innenlamellenträgers 2 und, in dem dargestellten zusammengebauten Zustand der Lamellenkupplung 19, durch die Ausnehmungen 6 der ringförmigen Bodenfläche 4 des Innenlamellenträgers 2 hindurch.
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Über den Sicherungsring 18 ist das Hohlrad 12 sodann an dem Innenlamellenträger 2 axial gesichert. Wie weiter anhand der 5 erkennbar, umfasst die Lamellenkupplung 19 zwei axial zueinander benachbarte Bauteilen 20, 21 zwischen denen der Innenlamellenträger 2 über seine ringförmige Bodenfläche 4 in einer Axiallagerung 22 axial gelagert ist. Die Axiallagerung 22 umfasst zwei separate Axiallager 23, 24, die vorliegend als Nadellager ausgebildet sind.
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Da der Innenlamellenträger 2 üblicherweise aus einem weichen Blech hergestellt wird, weist die ringförmige Bodenfläche 6 und insbesondere ein innerer Umfangsbereich 25 dieser, sofern diese nicht einem Härtungsprozess unterzogen wird, nicht die für eine Axiallagerung erforderliche Materialeigenschaft auf. In der vorliegend dargestellten Ausführungsvariante umfasst der innere Umfangsbereich 25 der ringfömigen Bodenfläche 4 zwei ringförmig ausgebildete Lagerelemente 26, 27 auf, die den inneren Umfangsbereich 25 innen- als auch außenseitig umschließen. Die beiden Lagerelemente 26, 27 sind in ihrem Querschnitt L-förmig ausgebildet und weisen eine zu dem Innenlamellenträger 2 höhere Härte auf, die beispielsweise 700 HV betragen kann.
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Wie weiterhin in 5 erkennbar, weist die Lamellenkupplung 19 eine Mehrzahl von Innenlamellen 28 auf, die auf der äußeren Mantelfläche 7 des Innenlamellenträgers 2 angeordnet sind und eine Reibfläche 29 zur Kontaktierung mit Außenlamellen (nicht dargestellt) der Lamellenkupplung 19 bereitstellen
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Die Erfindung ist nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Die vorstehende Beschreibung ist daher nicht als beschränkend, sondern als erläuternd anzusehen. Die nachfolgenden Patentansprüche sind so zu verstehen, dass ein genanntes Merkmal in zumindest einer Ausführungsform der Erfindung vorhanden ist. Dies schließt die Anwesenheit weiterer Merkmale nicht aus. Sofern die Patentansprüche und die vorstehende Beschreibung ‚erste‘ und ‚zweite‘ Merkmal definieren, so dient diese Bezeichnung der Unterscheidung zweier gleichartiger Merkmale, ohne eine Rangfolge festzulegen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Welle-Nabe-Verbindungsanordnung
- 2
- Nabe
- 3
- Mantelkörper
- 4
- Bodenfläche
- 5
- Öffnung
- 6
- Ausnehmungen
- 7
- Mantelfläche
- 8
- Passverzahnung
- 9
- Vertiefungen
- 10
- Erhebungen
- 11
- Welle
- 12
- Hohlrad
- 13
- Klauen
- 14
- Stirnfläche
- 15
- Mantelwand
- 16
- Nut
- 17
- Innenverzahnung
- 18
- Sicherungsring
- 19
- Lamellenkupplung
- 20
- Bauteil
- 21
- Bauteil
- 22
- Axiallagerung
- 23
- (erstes) Axiallager
- 24
- (zweites) Axiallager
- 25
- Innerer Umfangsbereich
- 26
- Lagerelement
- 27
- Lagerelement
- 28
- Innenlamellen
- 30
- Kontaktfläche
- 31
- Innenkontur
- 32
- Längsseite
- 33
- Längsseite
- 34
- Querseite
- 35
- Querseite
- 36
- Außenkontur
- 37
- Längsseite
- 38
- Längsseite
- 39
- Querseite
- 40
- Querseite
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102019127238 A1 [0002]
